華閱文章網仿生學（bionics）在具有生命之意的希臘語bion上，加上有工程技術涵義的ics而組成的詞。
大約從1960年才開始使用。
生物具有的功能迄今比任何人工制造的機械都優越得多，仿生學就是要在工程上實現并有效地應用生物功能的一門學科。
例如關于信息接受（感覺功能）、信息傳遞（神經功能）、自動控制系統等，這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發。
可舉出的仿生學例子，如將海豚的體形或皮膚結構（游泳時能使身體表面不產生紊流）應用到潛艇設計原理上。
仿生學也被認為是與控制論有密切關系的一門學科，而控制論主要是將生命現象和機械原理加以比較，進行研究和解釋的一門學科。
蒼蠅，是細菌的傳播者，誰都討厭它。
可是蒼蠅的楫翅（又叫平衡棒）是“天然導航儀”，人們模仿它制成了“振動陀螺儀”。
這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛機上，實現了自動駕駛。
蒼蠅的眼睛是一種“復眼”，由30O0多只小眼組成，人們模仿它制成了“蠅眼透鏡”。
“蠅眼透鏡”是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的，用它作鏡頭可以制成“蠅眼照相機”，一次就能照出千百張相同的相片。
這種照相機已經用于印刷制版和大量復制電子計算機的微小電路，大大提高了工效和質量。
“蠅眼透鏡”是一種新型光學元件，它的用途很多。
自然界形形色色的生物，都有著怎樣的奇異本領？它們的種種本領，給了人類哪些啟發？模仿這些本領，人類又可以造出什么樣的機器？這里要介紹的一門新興科學——仿生學。
仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學，它是在本世紀中期才出現的一門新的邊緣科學。
仿生學研究生物體的結構、功能和工作原理，并將這些原理移植于工程技術之中，發明性能優越的儀器、裝置和機器，創造新技術。
從仿生學的誕生、發展，到現在短短幾十年的時間內，它的研究成果已經非常可觀。
仿生學的問世開辟了獨特的技術發展道路，也就是向生物界索取藍圖的道路，它大大開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。
【人類仿生由來已久】
自古以來，自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。
種類繁多的生物界經過長期的進化過程，使它們能適應環境的變化，從而得到生存和發展。
勞動創造了人類。
人類以自己直立的身軀、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言，在長期的生產實踐中，促進了神經系統尤其是大腦獲得了高度發展。
因此，人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有類群。
人類通過勞動運用聰明的才智和靈巧的雙手制造工具，從而在自然界里獲得更大自由。
人類的智慧不僅僅停留在觀察和認識生物界上，而且還運用人類所獨有的思維和設計能力模仿生物，通過創造性的勞動增加自己的本領。
魚兒在水中有自由來去的本領，人們就模仿魚類的形體造船，以木槳仿鰭。
相傳早在大禹時期，我國古代勞動人民觀察魚在水中用尾巴的搖擺而游動、轉彎，他們就在船尾上架置木槳。
通過反復的觀察、模仿和實踐，逐漸改成櫓和舵，增加了船的動力，掌握了使船轉彎的手段。
這樣，即使在波濤滾滾的江河中，人們也能讓船只航行自如。
鳥兒展翅可在空中自由飛翔。
據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥“成而飛之，三日不下”。
然而人們更希望仿制鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。
早在四百多年前，意大利人利奧那多·達·芬奇和他的助手對鳥類進行仔細的解剖，研究鳥的身體結構并認真觀察鳥類的飛行。
設計和制造了一架撲翼機，這是世界上第一架人造飛行器。
以上這些模仿生物構造和功能的發明與嘗試，可以認為是人類仿生的先驅，也是仿生學的萌芽。
【發人深省的對比】
人類仿生的行為雖然早有雛型，但是在20世紀40年代以前，人們并沒有自覺地把生物作為設計思想和創造發明的源泉。
科學家對于生物學的研究也只停留在描述生物體精巧的結構和完美的功能上。
而工程技術人員更多的依賴于他們卓越的智慧，辛辛苦苦的努力，進行著人工發明。
他們很少有意識的向生物界學習。
但是，以下幾個事實可以說明：人們在技術上遇到的某些難題，生物界早在千百萬年前就曾出現，而且在進化過程中就已解決了，然而人類卻沒有從生物界得到應有的啟示。
在第一次世界大戰時期，出于軍事上的需要，為使艦艇在水下隱蔽航行而制造出潛水艇。
當工程技術人員在設計原始的潛艇時，是先用石塊或鉛塊裝在潛艇上使它下沉，如果需要升至水面，就將攜帶的石塊或鉛塊扔掉，使艇身回到水面來。
以后經過改進，在潛艇上采用浮箱交替充水和排水的方法來改變潛艇的重量。
以后又改成壓載水艙，在水艙的上部設放氣閥，下面設注水閥，當水艙灌滿海水時，艇身重量增加使可它潛入水中。
需要緊急下潛時，還有速潛水艙，待艇身潛入水中后，再把速潛水艙內的海水排出。
如果一部分壓載水艙充水，另一部分空著，潛水艇可處于半潛狀態。
潛艇要起浮時，將壓縮空氣通入水艙排出海水，艇內海水重量減輕后潛艇就可以上浮。
如此優越的機械裝置實現了潛艇的自由沉浮。
但是后來發現魚類的沉浮系統比人們的發明要簡單得多，魚的沉浮系統僅僅是充氣的魚鰾。
鰾內不受肌肉的控制，而是依靠分泌氧氣進入鰾內或是重新吸收鰾內一部分氧氣來調節魚鰾中氣體含量，促使魚體自由沉浮。
然而魚類如此巧妙的沉浮系統，對于潛艇設計師的啟發和幫助已經為時過遲了。
聲音是人們生活中不可缺少的要素。
通過語言，人們交流思想和感情，優美的音樂使人們獲得藝術的享受，工程技術人員還把聲學系統應用在工業生產和軍事技術中，成為頗為重要的信息之一。
自從潛水艇問世以來，隨之而來的就是水面的艦船如何發現潛艇的位置以防偷襲；而潛艇沉入水中后，也須準確測定敵船方位和距離以利攻擊。
因此，在第一次世界大戰期間，在海洋上，水面與水中敵對雙方的斗爭采用了各種手段。
海軍工程師們也利用聲學系統作為一個重要的偵察手段。
首先采用的是水聽器，也稱噪聲測向儀，通過聽測敵艦航行中所發出的噪聲來發現敵艦。
只要周圍水域中有敵艦在航行，機器與螺旋槳推進器便發出噪聲，通過水聽器就能聽到，能及時發現敵人。
但那時的水聽器很不完善，一般只能收到本身艦只的噪聲，要偵聽敵艦，必須減慢艦只航行速度甚至完全停車才能分辨潛艇的噪音，這樣很不利于戰斗行動。
不久，法國科學家郎之萬（1872～1946）研究成功利用超聲波反射的性質來探測水下艦艇。
用一個超聲波發生器，向水中發出超聲波后，如果遇到目標便反射回來，由接收器收到。
根據接收回波的時間間隔和方位，便可測出目標的方位和距離，這就是所謂的聲納系統。
人造聲納系統的發明及在偵察敵方潛水艇方面獲得的突出成果，曾使人們為之驚嘆不已。
豈不知遠在地球上出現人類之前，蝙蝠、海豚早已對“回聲定位”聲納系統應用自如了。
生物在漫長的年代里就是生活在被聲音包圍的自然界中，它們利用聲音尋食，逃避敵害和求偶繁殖。
因此，聲音是生物賴以生存的一種重要信息。
意大利人斯帕蘭贊尼很早以前就發現蝙蝠能在完全黑暗中任意飛行，既能躲避障礙物也能捕食在飛行中的昆蟲，但是堵塞蝙蝠的雙耳后，它們在黑暗中就寸步難行了。
面對這些事實，帕蘭贊尼提出了一個使人們難以接受的結論：蝙蝠能用耳朵“看東西”。
第一次世界大戰結束后，1920年哈臺認為蝙蝠發出聲音信號的頻率超出人耳的聽覺范圍。
并提出蝙蝠對目標的定位方法與第一次世界大戰時郎之萬發明的用超聲波回波定位的方法相同。
遺憾的是，哈臺的提示并未引起人們的重視，而工程師們對于蝙蝠具有“回聲定位”的技術是難以相信的。
直到1983年采用了電子測量器，才完完全全證實蝙蝠就是以發出超聲波來定位的。
但是這對于早期雷達和聲納的發明已經不能有所幫助了。
另一個事例是人們對于昆蟲行為為時過晚的研究。
在利奧那多·達·芬奇研究鳥類飛行造出第一個飛行器400年之后，人們經過長期反復的實踐，終于在1903年發明了飛機，使人類實現了飛上天空的夢想。
由于不斷改進，30年后人們的飛機不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類，顯示了人類的智慧和才能。
但是在繼續研制飛行更快更高的飛機時，設計師又碰到了一個難題，就是氣體動力學中的顫振現象。
當飛機飛行時，機翼發生有害的振動，飛行越快，機翼的顫振越強烈，甚至使機翼折斷，造成飛機墜落，許多試飛的飛行員因而喪生。
飛機設計師們為此花費了巨大的精力研究消除有害的顫振現象，經過長時間的努力才找到解決這一難題的方法。
就在機翼前緣的遠端上安放一個加重裝置，這樣就把有害的振動消除了。
可是，昆蟲早在三億年以前就飛翔在空中了，它們也毫不例外地受到顫振的危害，經過長期的進化，昆蟲早已成功地獲得防止顫振的方法。
生物學家在研究蜻蜓翅膀時，發現在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質加厚區——翼眼或稱翅痣。
如果把翼眼去掉，飛行就變得蕩來蕩去。
實驗證明正是翼眼的角質組織使蜻蜓飛行的翅膀消除了顫振的危害，這與設計師高超的發明何等相似。
假如設計師們先向昆蟲學習翼眼的功用，獲得有益于解決顫振的設計思想，就可似避免長期的探索和人員的犧牲了。
面對蜻蜓翅膀的翼眼，飛機設計師大有相見恨晚之感！
以上這三個事例發人深省，也使人們受到了很大啟發。
早在地球上出現人類之前，各種生物已在大自然中生活了億萬年，在它們為生存而斗爭的長期進化中，獲得了與大自然相適應的能力。
生物學的研究可以說明，生物在進化過程中形成的極其精確和完善的機制，使它們具備了適應內外環境變化的能力。
生物界具有許多卓有成效的本領。
如體內的生物合成、能量轉換、信息的接受和傳遞、對外界的識別、導航、定向計算和綜合等，顯示出許多機器所不可比擬的優越之處。
生物的小巧、靈敏、快速、高效、可靠和抗干擾性實在令人驚嘆不已。
【仿生學的現象】
蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。
蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。
但是蒼蠅并沒有“鼻子”，它靠什么來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的“鼻子”——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。
每個“鼻子”只有一個“鼻孔”與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。
若有氣味進入“鼻孔”，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。
大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。
因此，蒼蠅的觸角像是一臺靈敏的氣體分析儀。
仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器的結構和功能，仿制成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。
這種儀器的“探頭”不是金屬，而是活的蒼蠅。
就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大后，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。
這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井里的有害氣體。
利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。
但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其余大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害于人眼。
那么，有沒有只發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。
在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為“冷光”。
在眾多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。
螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。
螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。
因此，生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發現，螢火蟲的發光器位于腹部。
這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。
發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。
在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。
螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。
近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，后來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。
由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。
由于這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
現在，人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500余種 。
人們將這些能放電的魚，統稱為“電魚”。
各種電魚放電的本領各不相同。
放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。
中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧秘究竟在哪里?經過對電魚的解剖研究， 終于發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。
這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。
由于電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。
電鰻的發電器呈棱形，位于尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源于某種腺體，位于皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。
單個電板產生的電壓很微弱，但由于電板很多，產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。
19世紀初，意大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。
因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做“人造電器官”。
對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那么，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
水母的順風耳
“燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴。”生物的行為與天氣的變化有一定關系。
沿海漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預示著風暴即將來臨。
水母，又叫海蜇，是一種古老的腔腸動物，早在5億年前,它就漂浮在海洋里了。
這種低等動物有預測風暴的本能，每當風暴來臨前，它就游向大海避難去了。
原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波 (頻率為每秒8—13次)，總是風暴來臨的前奏曲。
這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很敏感。
仿生學家發現，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就刺激球壁上的神經感受器，于是水母就聽到了正在來臨的風暴的隆隆聲。
仿生學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官。
把這種儀器安裝在艦船的前甲板上，當接受到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行停止旋轉,它所指的方向，就是風暴前進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。
這種預測儀能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。
-- 結構構件
對于構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。
有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。
例如：“疾風知勁草”，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，其截面是空心的。
支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質分布在四周，而柔軟的骨髓充滿內腔。
在建筑結構中常被采用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸，外形與一般的馬沒有什么兩樣，它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。
在所有斑馬中，細斑馬長得最大最美。
它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。
斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵御天敵。
人類將斑馬條紋應用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子。
補充-- 最新發展：
仿生學與遺傳學的整合是系統生物工程（systems bio-engineering）的理念，也就是發展遺傳工程的仿生學。
人工基因重組、轉基因技術是自然重組、基因轉移的模仿，還天然藥物分子、生物高分子的人工合成是分子水平的仿生，人工神經元、神經網絡、細胞自動機是細胞系統水平的仿生，跟隨單基因遺傳學、單基因轉移發展到多基因系統調控研究的系統遺傳學（system genetics）、多基因轉基因的合成生物學（synthetic biology），以及納米生物技術（nano-biotechnology）、生物計算（bio - computation、DNA計算機技術的系統生物工程發展，仿生學已經全面發展到一個從分子、細胞到器官的人工生物系統（artificial biosystem）開發的時代。
回答者： 竹雪96 - 助理 二級 3-17 20:53
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其他回答 共 3 條
你都不給加分，這么重要的文章當然是得不到的了。
你可以買一下重慶維普的會員，去里面下載太多了。
如果你有同學是蘇州大學的，直接讓他們去幫你下，他們下不要錢的。
回答者： 志蔣必德 - 同進士出身 六級 3-13 10:07
向跳蚤學跳高
我國運動員朱建華創造世界跳高紀錄2.38米，但是跳蚤的跳高本領更令人驚嘆。
有人做過一個有趣的實驗，把跳蚤放進瓶中，用有氣孔的蓋子將瓶子蓋上，然后晃瓶，使跳蚤跳躍。
跳蚤每小時可跳600次，而且可以連續不斷地跳躍三天三夜，跳躍的高度為其身長的500倍。
朱建華跳高的高度卻不到身長的1.5倍。
運動仿生學家對跳蚤大感興趣，正在研究。
據說奧妙在跳蚤的腿肌上有一種特別的生物細胞，其變形和彈力特別的好，而且在腿肌的溫度升高時更好。
英國科學家希勒拉發現青蛙的跳高本領也和腿肌溫度有關，只要將其腿肌溫度提高1℃，腿肌收縮速度便提高一成左右，而彈跳能力也隨之明顯提高。
所以當今運動仿生學家便想方設法提高跳高運動員起跳時的腿肌的溫度。
向袋鼠學起跑
過去，短跑都是站著起跑的。
澳大利亞短跑運動員舍里爾曾經為短跑成績停滯不前而苦惱。
他觀察袋鼠雖然拖了個大袋子，大腹便便，可是它每小時跑70多公里，跳遠一步達12米。
舍里爾發現袋鼠跑跳之前總是先向下屈身，把腹部貼近地面，然后一躍而起。
舍里爾模仿袋鼠，發明了蹲式起跑，因而他在1896年的奧運會上創造了優異成績。
后來，另一位運動員布克在起跑線上蹲下的地方挖了一個小小的淺坑，一只腳放進淺坑，起跑時腳一蹬，便箭般的沖射而出，取得了100米短跑不到10秒的成績。
游泳訓練新法
游泳運動員學習青蛙的動作，于是出現了“蛙泳”。
當發現海豚的游泳能力比青蛙強得多，模仿海豚游泳已成為近代游泳的研究項目。
有人模擬袋鼠，制作大肚子游泳衣，平時穿上這種游泳衣，內裝沙子，大腹便便地入水游泳，借以鍛煉體力和耐力，比賽時一旦丟掉大肚子游泳衣，換上普通游泳衣，便倍覺輕松利索，在水中輕快前進，成績顯著提高。
螞蟻是世界舉重冠軍
舉重教練們和運動仿生學家正在研究螞蟻的舉重本領。
小小螞蟻能夠搬起比它的體重重10倍的東西，而人卻舉不起，搬不動10倍于自己體重的東西。
一個60公斤體重的大力士卻搬不動600公斤的東西。
為什么小小螞蟻有如此大力氣，目前還是一個謎。
同斑馬、獅子比賽長跑
烏干達的長跑健將布阿為了提高成績，平時鍛煉和斑馬賽跑。
埃塞俄比亞的馬拉松選手比塞拉鍛煉和獅子賽跑，結果比獅子跑得快。
現代運動仿生學家用高速拍攝駿馬奔馳，然后放映慢鏡頭，觀察研究駿馬奔跑的動作，發現駿馬跑得快的奧秘在后腿蹲蹬有力。
因此現代短跑運動員為了提高一時難以突破的世界紀錄，訓練蹲蹬式，使腳掌趴地，然后奮力蹬躍，這樣就沖得遠，跑得快。
動物運動會
我國古代名醫華佗創立“五禽戲”，便是運動仿生學的生動體現。
他的學生程普照此鍛煉，到了老年，牙不掉一顆。
現代郭林氣功治癌法，也模仿許多動物動作，鹿、虎、猿、猴等動作都是模仿的對象。
太極拳中有“倒攆猴”“抱虎歸山”“白鶴亮翅”等動作，也是仿生學的成果。
氣功“五禽戲動功”，模擬禽獸的動作、表情和聲音，表現猛虎撲食、鹿麋奔躍，熊步蹣跚、鵬鳥展翅、猿猴攀登，成為具有民族特色的體育療法。
為了開拓運動仿生學，國外已舉行過好幾次動物運動會。
美國加利福尼亞州已開過幾十次青蛙運動會，跳高冠軍為3.5英尺，跳遠冠軍為2.5英尺。
其他如駿馬田徑賽、魚類游泳賽、袋鼠跳遠賽……各類冠亞軍獲得者的動作都給高速錄影，作為分析研究資料，供運動員訓練時借鑒。
運動仿生學日益受到體育界的重視。
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